Analytic dispersion relation for resistive wall modes in rotating plasmas by generalized matching theory

一般化された接続法による回転プラズマにおける抵抗性壁モードの解析的な分散関係

白石 淳也; 徳田 伸二*

Shiraishi, Junya; Tokuda, Shinji*

回転プラズマにおける抵抗性壁モード(RWM: Resistive Wall Mode)の解析的な分散関係を導出した。分散関係は、壁の情報(小半径,厚さ,体積抵抗率)、並びに、プラズマ表面及び一般化されたNewcomb方程式の特異点における平衡量が与えられた場合に、RWMの成長率及び実周波数を与える。ここで、「一般化された」Newcomb方程式とは、慣性を無視した線形理想磁気流体力学方程式において平衡の回転を含めた方程式である。分散関係の導出は、著者らによって提案された、有限幅を持つ内部領域を用いた一般化された接続理論に基づく。分散関係の解析の結果、RWMの安定性は、有理面ではなく、一般化されたNewcomb方程式の特異点における回転シアにより強く影響を受けることがわかった。

Analytic dispersion relation is derived for resistive wall modes (RWMs) in rotating plasmas, which gives the growth rate and the real frequency. The given parameters are wall information (radius, thickness, and volume resistivity) and equilibrium quantities at a plasma surface and near the singular point of the generalized Newcomb equation, which is an inertia-less linearized ideal magnetohydrodynamic equations with equilibrium rotation. Derivation of the dispersion relation is based on the generalized matching theory proposed by present authors, which exploits the inner "region" with finite width. It is found that the RWM stability is strongly affected by the rotation shear at the singular point of the generalized Newcomb equation, not at the rational surface.